GIS应用开发课程建设与实践教学探索

包山虎 萨楚拉

[摘 要] 地理信息系统应用开发课程本身的诸多局限，使学生在理论性、实践性和综合性等方面难以达到预期要求。如何培养GIS应用开发的高质量专业人才，已成为该课程急需研究、解决的问题。针对该问题，该文以培养适应社会发展的GIS人才为目标的人才培养目标与要求、教学内容和实践教学设计等方面进行了探讨，以期为提高课程的教学质量，提升学生GIS开发能力，相关本科专业教学改革等方面提供参考。

[关键词] GIS应用开发;本科教学;人才培养;教学内容;实践教学

[基金项目] 2016年度内蒙古师范大学创新创业教育项目，地理信息科学专业校企合作实践教育基地建设研究（C-1602）

[作者简介] 包山虎（1982—），男（蒙古族），内蒙古兴安盟科右中旗人，博士，内蒙古师范大学地理科学学院讲师，主要从事大气遥感、全球变化与GIS应用开发与研究，萨楚拉（1977—），男（蒙古族），内蒙古通辽人，博士，内蒙古师范大学地理科学学院副教授（通信作者），主要从事遥感与地理信息系统应用的研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）38-0232-02    [收稿日期] 2020-07-11

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一门结合地理学、地图学、遥感技术和计算机科学的综合性科学，自萌芽于20世纪60年代初以来，近30年来得到巨大的发展，当前正向集成化、产业化和社会化方向迈进。GIS作为新兴交叉学科，在国土资源管理、生态监测、公共卫生、灾害预警与防灾减灾等很多方面发挥着重要作用[1]。目前，GIS主要包含空间数据处理和GIS应用开发两大任务。GIS应用开发课程作为地理信息科学、遥感科学和测绘工程等专业本科生的必修课程，具有较强的理论性、技术性、实践性和应用性[2]。该课程要求学生提前掌握大量的基本知识和概念，并且自身讲授内容繁多、知识点网络型分布、实践性行强等特征，加大了学生学习难度。该课程旨在让学生掌握GIS应用开发技术，向学生全面展示相关课程之间的内在联系，让学生建立有机、整体的专业知识结构，为今后的学习和工作打下扎实的基础[3]。因此，本文对GIS应用开发课程的培养目标与要求、教学内容设计、实践体系构建等方面进行了探讨。

一、人才培养目标与要求

该课程作为是一门综合性较强的课程，需要学生完成GIS原理、GIS软件应用、数据库原理、数据结构、软件工程和程序设计语言等前序课程的学习，一般在本科三年级开课。该课程主要学习GIS应用开发的基本理论和基本知识，学生应受到基础研究和技术开发方面的科学思维和实验训练，通过基础实践、综合实践及创新实践等多层次实践体系，使学生了解GIS理论前沿、应用前景和发展动态的基础上，具有追求创新的态度和意识，具备综合运用理论和技术手段设计GIS系统和过程的能力。该课程应用性强、与行业知识联系紧密，因此在教学过程中，必须为学生引入最新的、前沿性的技术知识，针对专业特点，科学地分析社会需求，正确评估教学资源，做出适合学生特点的培养模式，从而主动适应社会发展的需求。该课程要求学生掌握应用型GIS从数据生产、数据分析、数据库设计、系统设计、程序实现的全过程。通过本课程的培养学生应具备基于高级计算机语言进行GIS设计与实现的能力;培养具备沟通交流能力与团队合作精神，能够养成认真、求实、勤奋好学的科研精神与个人素养;培养学生终身学习的意识，在实践中运用所学理论、方法分析与解决现实世界的问题，不断优化解决方案的能力;培养具备GIS相关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作能力的GIS专业人才。

二、教学内容设计

现今社会对GIS从业者的需求从早期GIS软件操作者转变成GIS应用开发者[4]。目前，GIS应用开发课程内容主要集中于组件式GIS开发的教学，其课程特点是基于现有的GIS软件开发包进行GIS功能的进一步研发。ArcGIS Engine是ESRI公司在ArcGIS系列产品之中针对GIS应用开发而提供的嵌入式GIS程序组件库。它以脱离桌面应用程序，灵活性和费用方面存在较大优势，嵌入当今常用程序设计语言平台相对稳定等特点，对相关行业GIS软件开发有较大的应用前景。因此，ArcGIS Engine组件库被选为该课程的主要学习对象，其内容涵盖了ArcGIS Engine基础、ArcGIS Engine控件编程、几何形体对象Geometry、地图组成、空间数据符号化、空间数据管理、空间分析、地图出图、三维可视化及三维分析等内容。在教学过程中，需要详细介绍每章所涉及的类、接口以及对应的属性和方法，应注重学生的实践能力的培养，锻炼学生实际编写代码的综合能力，使学生形成良好的编程思维与专业素养。该课程属于操作性较强的课程，理论教学部分主要是以多媒体教学和案例教学的方法，从GIS软件工程的角度对GIS应用开发基本理论、方法和系统界面设计、实现过程的进行讲解，利用多媒体生动、形象、直观的人机交互界面，充分展示GIS的强大功能和广泛应用，营造轻松愉快的学习情境，引起学生的兴趣，激发学生的想象力，提高学生学习的主动性和积极性;实践教学中讲解编程的基本知识，并编程示范地图的放大、缩小、漫游，属性浏览等GIS操作功能的实现;任务教学中拓展理论内容，详细讲解系统功能模块的代码实现与系统集成的步骤，使学生真正掌握和理解GIS应用开发的本质问题，将理论转化为实践。

三、多层实践体系的建设

实践教学是课程教学的重要组成部分之一，是培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题能力的重要教学环节;是增强学生感性认识，培养学生实践能力、创新能力和综合素质的根本途径[1];在培养学生的创新思维、科研能力方面起着不可取代的作用。目前，国内许多高校为了加强学生实践能力的培养，开始重视实践教学环节。因此，该课程的实践设计时，按照从一般到复雜、从基础到应用、从单项训练到综合实践的认知规律，以社会需求为导向，建立了基础实践、综合实践及创新实践的教学体系。基础实践要以巩固课程教学知识、提高实践能力为目的，结合教学内容设计与实现对应章节的功能模块，并集成到已有的GIS系统中。综合实践要以学生感兴趣的研究方向为基础，开发出具有专题特色的GIS软件平台为目标，加强课程的实践性，提高学生实践能力，使学生积极思考，激发学生的专业兴趣，增强就业实力。创新实践要以GIS应用开发为研究方向，让师生共同作为研究团体，积极参加中国“互联网+”大学生创新创业大赛、全国高校GIS技能大赛和SuperMap杯高校GIS大赛等比赛。通过比赛，激发学生学习GIS技术的热情，加强大学生编程和调试的应用技能，培养创新能力和协作精神，为将来的就业发展打好基础，希望学生能以GIS的独特视野，为社会创造价值。

四、結束语

GIS应用开发作为高等院校地理信息科学、遥感科学和测绘工程等专业的特色课程，具有很强的技术性、应用性、实践性，其教学成效对于提高学校培养GIS人才具有重要意义。教学过程中，应当充分认识到GIS应用开发的特点，结合学校师资团队和教学资源选择适合的开发模式与软件平台，采用理论教学与实践教学相结合的教学模式来培养学生学习和创新能力，从而切实提高学生的动手能力，增强学生的社会竞争力。该课程应注重基于学生个性特点，有针对性地开展课程与实践教学，深化学生对专业的认识，充分发挥学生的主动性，提高学生专业技能，不断提高学生创新思维能力、综合应用能力、软件开发能力、综合应用能力、实际动手能力、解决问题能力。在GIS技术发展迅速背景下，为培养适应社会发展的GIS应用开发人才，应对该课程的教学模式和改革仍需不断地探索、实践与完善。

参考文献

[1]郑贵洲，林伟华，彭俊芳.地理信息科学专业多层次实践体系构建及学生综合能力培养[J].测绘与空间地理信息，2018，41（002）：14-17，23.

[2]杨斌，陈廷方.GIS二次开发课程与产业型人才培养模式的探讨[J].测绘工程，2012，21（4）：89-92.

[3]张宝一，李小丽，杨莉，等.依托竞赛的“GIS二次开发”课程教学改革[J].中国地质教育，2015，024（003）：42-46.

[4]聂运菊，程朋根，夏元平，等.以开发竞赛为依托的“GIS二次开发”课程教学改革[J].东华理工大学学报：社会科学版，2018，037（001）：76-81.

Exploration on Curriculum Construction and Practical Teaching of GIS Application Development

BAO Shan-hu，SA Chu-la

（College of Geographical Science，Inner Mongolia Normal University，Hohhot，Inner Mongolia 010022，China）

Abstract：The limitations of the Geographic Information System （GIS） Application Development course make it difficult for students to meet the expected requirements in theoretical，practical，and comprehensive aspects.How to cultivate high-quality professional talents for GIS application development has become an urgent problem to be studied and solved in this course.In response to this problem，this paper discusses talent training objectives and requirements，teaching content，and practical teaching design aimed at cultivating GIS talents suitable for social development，in order to provide references for improving the teaching quality of the course，enhancing students' GIS development ability，and teaching reform of relevant undergraduate majors.

Key words：GIS Application Development;undergraduate teaching;talent training;teaching content;practical teaching